CN110412354B - 一种电线电缆单位长度直流电阻测量装置及测量方法 - Google Patents

Abstract

一种电线电缆单位长度直流电阻测量装置及测量方法，涉及电线电缆检测技术领域。测量装置主要由装置结构单元和测量模块单元构成，装置结构单元包括待测电线电缆、第一铜制卡扣、第一铜制连接导线、电阻、第二铜制连接导线、电子开关等；测量模块单元包括顺序电连接的温度测量模块、信号放大模块、A/D转换模块、单片机、液晶显示模块，单片机接收人机交互模块输入的控制信号，并控制电子开关动作。本发明所采用的电缆长度测量方法简易可行且无损电缆，可完美替代目前有损、工作效率低下的电缆长度检测方法。通过解决测量电线电缆长度这一难题后，使电线电缆单位长度直流电阻的测量变得更加简单、快捷。

Description

一种电线电缆单位长度直流电阻测量装置及测量方法

技术领域

本发明涉及电线电缆检测技术领域，具体是涉及一种电线电缆单位长度直流电阻测量装置及测量方法。

背景技术

相关国家标准中有明确的规定：电线电缆的直流电阻须以每千米的导体电阻作为比较的基准，所测得的电线电缆的直流电阻数据必须先换算成20℃的温度下每千米的直流电阻值。将测得的直流电阻数值换算成20℃条件下的直流电阻值后，其数值若小于规定的标准值，那么该电线电缆样品即为合格产品，反之则属于不合格产品。

实际上，如果知道电线电缆的长度，那么，测量电线电缆单位长度直流电阻是不困难的。但是，目前我国电线电缆质量良莠不齐，生产商普遍存在电线电缆长度虚标的问题，因此，测量电线电缆单位长度直流电阻的难度在于测量电线电缆的长度，如果电线电缆是定量规格包装的、或者是用电缆滚筒收纳好的，那么测量电线电缆长度难度是很大的。而准确测量出电线电缆长度以后，再测量出电线电缆的直流电阻，就很容易得到单位长度电线电缆的直流电阻，再将此电阻换算成20℃温度下每千米的直流电阻值，就可以检验此电线电缆的直流电阻是否合格了。

当前市场上，假冒伪劣产品严重，缺斤短两现象也非常普遍，电缆长度的短缺也是一个突出问题。可是被测电缆要展开进行长度测量，不但繁琐，而且还要受到场地、环境、操作人员人为误差的影响，同时，电缆的绝缘外观都将受到无法弥补的破坏，给企业和用户都会造成经济损失。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种电线电缆单位长度直流电阻测量装置及测量方法，测量装置构造简单，测量方法简便、快捷，准确度高。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种电线电缆单位长度直流电阻测量装置，主要由装置结构单元和测量模块单元构成，所述装置结构单元主要包括待测电线电缆、第一铜制卡扣、第一铜制连接导线、电阻、第二铜制连接导线、电子开关、第三铜制连接导线、直流电源、第四铜制连接导线、第二铜制卡扣；

第一铜制连接导线一端通过接线柱连接在第一铜制卡扣上，另一端通过接线柱连接在电阻一端，第二铜制连接导线一端通过接线柱连接在电阻另一端，另一端通过接线柱连接在电子开关一端；第三铜制连接导线一端通过接线柱连接在电子开关的另一端，另一端通过接线柱连接在直流电源一端；第四铜制连接导线一端通过接线柱连接在直流电源另一端，另一端通过接线柱连接在第二铜制卡扣上；

所述测量模块单元主要包括顺序电连接的温度测量模块、信号放大模块、A/D转换模块、单片机、液晶显示模块，单片机接收人机交互模块输入的控制信号，并控制电子开关动作。

电线电缆单位长度直流电阻测量装置中，需要测量长度的待测电线电缆可采用任意放置形式。

电线电缆单位长度直流电阻测量装置中，两个铜制卡扣为带有夹紧装置的铜制卡扣，用于将两个铜制连接导线紧紧与待测电线电缆连接在一起。

电线电缆单位长度直流电阻的测量方法，首先利用电线电缆长度测量装置对电线电缆的长度l进行测量，然后测量电线电缆的电阻R，那么电线电缆的单位长度直流电阻即可通过公式(R/l)计算而得。

具体地，电线电缆的长度测量方法步骤如下：

将温度测量模块的测温探头放置在电阻上，然后打开直流电源；

开启测量模块单元的电源模块，先通过人机交互模块操作，使单片机处于“温度校准”功能，将温度测量模块所测得的环境温度T在单片机中记为“参考零”；

操作人机交互模块，使单片机处于“长度测量”功能，单片机首先控制电子开关闭合，电子开关的闭合时间记为时间t₁，将t₁记录在单片机的储存器中；

电子开关闭合，经过一段时间，电流到达电阻，电阻温度会迅速上升，单片机把电阻温度上升至(T+0.2)℃的时间记录下来，记为时间t₂；热量在特定金属中的传播速度是定值，记热量在待测电线电缆中的传播速度为v₁，在铜导线中的传播速度为v₂；

第一铜制连接导线、第二铜制连接导线、第三铜制连接导线、第四铜制连接导线的长度在测量之前可以事先测量好，分别记为l₁、l₂、l₃和l₄，那么热量在这些辅助导线中传播所用的时间为((l₁+l₂+l₃+l₄)/v₂)；因此，待测电线电缆的长度l为(v₁(t₂-t₁-((l₁+l₂+l₃+l₄)/v₂)))。

分别测量待测电线电缆的长度和电阻后，利用公式(R/l)计算出环境温度为T时该电线电缆每千米的直流电阻数值，然后将该单位长度的直流电阻换算成20℃条件下的直流电阻值。

本发明的电线电缆单位长度直流电阻测量装置及测量方法，其有益效果表现在：

本发明所采用的电缆长度测量方法简易可行且无损电缆，可完美替代目前有损、工作效率低下的电缆长度检测方法。通过解决测量电线电缆长度这一难题后，使电线电缆单位长度直流电阻的测量变得更加简单、快捷。同时，长度测量装置整体构造简单，造价成本低，适合大力推广。

附图说明

以下结合实施例和附图对本发明的电线电缆单位长度直流电阻测量装置及测量方法作进一步的详述。

图1是电线电缆长度测量装置的装置结构单元示意图。

图2是电线电缆长度测量装置的测量模块单元的电气原理图。

具体实施方式

为了测量电线电缆的单位长度直流电阻，本发明首先利用电线电缆长度测量装置对电线电缆的长度l进行测量，然后通过现有非常成熟的原理及装置测得电线电缆的电阻R，那么电线电缆的单位长度直流电阻即可通过公式(R/l)计算而得。

电线电缆长度测量装置分为两个单元，分别为装置结构单元和测量模块单元。请参阅图1所示，装置结构单元主要包括待测电线电缆101、第一铜制卡扣102、第一铜制连接导线103、电阻104、第二铜制连接导线105、电子开关109、第三铜制连接导线106、直流电源108、第四铜制连接导线107、第二铜制卡扣111。

需要测量长度的待测电线电缆101在图中将其画为直的，只是一种表述方法，待测电线电缆既可以是弯曲的，也可以是盘成卷的所用形式。无论何种放置形式，利用本发明设计的长度测量装置测量该电线电缆的长度是没有任何影响的。

两个铜制卡扣102、111为带有夹紧装置的铜制卡扣，用于将第一铜制连接导线103、第四铜制连接导线107紧紧与待测电线电缆101连接在一起，为了使该电线电缆长度测量装置具有通用性，带有夹紧装置的铜制卡扣有直径不同的多个可以选择，以适用于不同直径规格电线电缆长度的测量。

第一铜制连接导线103一端通过接线柱连接在第一铜制卡扣102上，另一端通过接线柱连接在电阻104一端，第二铜制连接导线105一端通过接线柱连接在电阻104另一端，另一端通过接线柱连接在电子开关109一端。第三铜制连接导线106一端通过接线柱连接在电子开关109的另一端，另一端通过接线柱连接在直流电源108一端；第四铜制连接导线107一端通过接线柱连接在直流电源108另一端，另一端通过接线柱连接在第二铜制卡扣111上。

如图2所示，电线电缆长度测量装置的测量模块单元主要包括顺序电连接的温度测量模块201、信号放大模块202、A/D转换模块203、单片机204、液晶显示模块205，同时，单片机204接收人机交互模块206输入的控制信号，并控制电子开关109动作。另外，电源模块提供测量模块单元各部件电能供给。

下面重点说明电线电缆长度测量装置的使用方法、步骤和工作原理。测试之前，先将准备工作做好。首先将带有夹紧装置的第一铜制卡扣102和第二铜制卡扣111牢固的卡在待测电线电缆101的两端；把第一铜制连接导线103的两端分别通过接线柱接在第一铜制卡扣102上和电阻104一端；把第二铜制连接导线105的两端分别通过接线柱接在电阻104另一端和电子开关109一端；把第三铜制连接导线106的两端分别通过接线柱接在电子开关109另一端和直流电源108上；把第四铜制连接导线107的两端分别通过接线柱接在直流电源108上和第二铜制卡扣111上。

连接完毕以后，将温度测量模块201的测温探头放置在电阻104上，以便灵敏测量温度变化，然后打开直流电源108。再开启电线电缆长度测量装置测量模块单元的电源模块，先通过人机交互模块206操作，使单片机204(可采用STC89C52RC单片机)处于“温度校准”功能，将温度测量模块201所测得的环境温度T在单片机中记为“参考零”。再操作人机交互模块206，使单片机204处于“长度测量”功能，单片机204首先控制电子开关109闭合，电子开关109的闭合时间可以事先进行测定，记为时间t₁，将t₁记录在单片机的储存器中；由于电子开关109闭合，经过一段时间，电流到达电阻104，电阻温度会迅速上升，单片机把电阻104温度上升至(T+0.2)℃的时间记录下来，记为时间t₂。热量在特定金属中的传播速度是定值，记热量在待测电线电缆中的传播速度为v₁，在铜导线中的传播速度为v₂。第一铜制连接导线103、第二铜制连接导线105、第三铜制连接导线106、第四铜制连接导线107的长度在测量之前可以事先测量好，分别记为l₁、l₂、l₃和l₄，那么热量在这些辅助导线中传播所用的时间为((l₁+l₂+l₃+l₄)/v₂)。假设待测电线电缆101的长度为l，可以求得，待测电线电缆的长度l为(v₁(t₂-t₁-((l₁+l₂+l₃+l₄)/v₂)))。

另外，为了减小误差，可以更换多种长度的第二铜制连接导线105进行测试，而且多种长度之间的长度差异选择大一些，然后进行多次测量，取平均值，可以大大减小测量误差。

当通过上述测量方法准确测量出待测电线电缆的长度l以后，再利用现有成熟直流电阻测量装置(利用如电桥法、四线法和馈线电阻补偿法等原理制成的装置)测量出待测电线电缆的直流电阻R，然后即可用公式(R/l)计算出该电线电缆每千米的直流电阻数值，前面已经测量出环境温度为T，将该电线电缆单位长度的直流电阻换算成20℃条件下的直流电阻值，对比相关标准即可判断该电线电缆是否合格。

以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种电线电缆单位长度直流电阻测量装置，其特征在于，由装置结构单元和测量模块单元构成，所述装置结构单元主要包括待测电线电缆、第一铜制卡扣、第一铜制连接导线、电阻、第二铜制连接导线、电子开关、第三铜制连接导线、直流电源、第四铜制连接导线、第二铜制卡扣；

第一铜制连接导线一端通过接线柱连接在第一铜制卡扣上，另一端通过接线柱连接在电阻一端，第二铜制连接导线一端通过接线柱连接在电阻另一端，另一端通过接线柱连接在电子开关一端；第三铜制连接导线一端通过接线柱连接在电子开关的另一端，另一端通过接线柱连接在直流电源一端；第四铜制连接导线一端通过接线柱连接在直流电源另一端，另一端通过接线柱连接在第二铜制卡扣上；

所述测量模块单元主要包括顺序电连接的温度测量模块、信号放大模块、A/D转换模块、单片机、液晶显示模块，单片机接收人机交互模块输入的控制信号，并控制电子开关动作；

需要测量长度的待测电线电缆可采用任意放置形式；

两个铜制卡扣为带有夹紧装置的铜制卡扣，用于将两个铜制连接导线分别紧紧与待测电线电缆两端连接在一起；

将温度测量模块的测温探头放置在电阻上；将温度测量模块所测得的环境温度T在单片机中记为“参考零”；电子开关闭合，经过一段时间，电流到达电阻，电阻温度会迅速上升，单片机把电阻温度上升至（T+0.2）℃的时间记录下来，记为时间t₂。

2.一种利用如权利要求1所述装置测量电线电缆单位长度直流电阻的方法，其特征在于，首先利用电线电缆长度测量装置对电线电缆的长度l进行测量，然后测量电线电缆的电阻R，那么电线电缆的单位长度直流电阻即可通过公式（R/l）计算而得；具体步骤如下：

将温度测量模块的测温探头放置在电阻上，然后打开直流电源；

开启测量模块单元的电源模块，先通过人机交互模块操作，使单片机处于“温度校准”功能，将温度测量模块所测得的环境温度T在单片机中记为“参考零”；

操作人机交互模块，使单片机处于“长度测量”功能，单片机首先控制电子开关闭合，电子开关的闭合时间记为时间t₁，将t₁记录在单片机的储存器中；

电子开关闭合，经过一段时间，电流到达电阻，电阻温度会迅速上升，单片机把电阻温度上升至（T+0.2）℃的时间记录下来，记为时间t₂；热量在特定金属中的传播速度是定值，记热量在待测电线电缆中的传播速度为v₁，在铜导线中的传播速度为v₂；

第一铜制连接导线、第二铜制连接导线、第三铜制连接导线、第四铜制连接导线的长度在测量之前可以事先测量好，分别记为l₁、l₂、l₃和l₄，那么热量在这些辅助导线中传播所用的时间为（（l₁+l₂+l₃+l₄）/v₂）；因此，待测电线电缆的长度l为（v₁（t₂-t₁-（（l₁+l₂+l₃+l₄）/v₂）））。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，分别测量待测电线电缆的长度和电阻后，利用公式（R/l）计算出环境温度为T时该电线电缆每千米的直流电阻数值，然后将该单位长度的直流电阻换算成20℃条件下的直流电阻值。